Znanstvenici već desetljećima spekuliraju o zastrašujućem mogućem ishodu budućnosti svemira – scenariju u kojem bi sve što poznajemo moglo iznenada i nasilno nestati. Ova kataklizmična sudbina, poznata kao raspad lažnog vakuuma, sada više nije samo teorijska spekulacija. U revolucionarnom eksperimentu, istraživači su po prvi put upotrijebili kvantno računalo kako bi simulirali ovaj zastrašujući proces.
Tim predvođen znanstvenicima s Teksaškog sveučilišta u Austinu uspješno je koristio kvantni aniler s 5.564 kubita za modeliranje raspada lažnog vakuuma – procesa koji bi, u teoriji, jednog dana mogao uništiti cijeli svemir. Rezultati, objavljeni u časopisu Nature Physics, pružaju novi uvid u temeljnu prirodu naše stvarnosti i demonstriraju sve veću moć kvantnog računalstva u rješavanju najsloženijih problema fizike.
Svemir na rubu stabilnosti
U središtu ovog istraživanja nalazi se neobična i uznemirujuća ideja: vakuum svemira možda nije uistinu stabilan. Prema kvantnoj teoriji polja, prostor je ispunjen različitim energetskim poljima, a jedno od najvažnijih je Higgsovo polje, koje česticama daje masu. Ako Higgsovo polje nije u svom najnižem energetskom stanju (pravom vakuumu), već zarobljeno u lažnom vakuumu, tada bi teoretski moglo spontano propasti.
Taj bi se raspad započeo spontanim formiranjem “mjehura” pravog vakuuma negdje u svemiru. Taj bi se mjehur zatim počeo širiti gotovo brzinom svjetlosti, fundamentalno mijenjajući zakone fizike unutar njega i uništavajući sve na svom putu – uključujući galaksije, zvijezde, pa čak i same temelje materije.
Najstrašniji dio? Ako bi ovaj proces započeo, ne bismo ga vidjeli dok ne bude prekasno.
Iako ovo zvuči kao znanstvena fantastika, fizičari ovu mogućnost shvaćaju vrlo ozbiljno. Međutim, budući da je raspad vakuuma duboko kvantno-mehanički proces, njegova simulacija do sada je bila iznimno težak izazov – sve do sada.
Kako su znanstvenici simulirali kraj svemira?
Kvantna računala odavno su najavljivana kao budućnost računalstva, sposobna rješavati probleme izvan dosega čak i najmoćnijih klasičnih superračunala. Jedan od tih uređaja, D-Wave kvantnog žarenja korišten je za simulaciju fizike raspada vakuuma u jednoj dimenziji.
Za razliku od klasičnih bitova, koji mogu postojati samo u dva stanja (0 ili 1), kubiti iskorištavaju neobične osobine kvantne mehanike kako bi istovremeno postojali u superpoziciji oba stanja. To omogućuje kvantnim računalima da paralelno obrađuju ogromne količine podataka, što ih čini idealnim za proučavanje složenih kvantnih pojava poput raspada lažnog vakuuma.
Istraživači su ga programirali tako da predstavlja pojednostavljeni svemir u kojem metastabilni lažni vakuum može prijeći u stabilnije stanje. Manipulirajući kubitima, uspjeli su simulirati spontano formiranje mjehurića pravog vakuuma i promatrati njihovu međusobnu interakciju i rast.
Što su otkrili?
Eksperiment je otkrio složeni “ples” kvantnih mjehurića unutar simuliranog sustava. Kada su se mjehurići pravog vakuuma formirali, ponašali su se na neočekivane načine – spajali su se, širili i međusobno utjecali jedni na druge u složenim uzorcima. Ovo ponašanje izuzetno je slično teorijskim predviđanjima o tome kako bi raspad lažnog vakuuma mogao izgledati u stvarnom svemiru.
“Ova studija pruža uvid u to kako bi raspad lažnog vakuuma izgledao unutar kvantnog sustava,” izjavio je dr. Zlatko Papić, jedan od autora istraživanja. “Iako smo još daleko od simulacije raspada vakuuma na kozmičkoj skali, ovaj eksperiment predstavlja uzbudljiv korak naprijed.”
Iako trenutno nema razloga za paniku – procjene sugeriraju da je Higgsovo polje vjerojatno stabilno još bilijune godina – ova studija ima značajne implikacije za kozmologiju i kvantno računalstvo.
Za kozmologe, ona pruža novi alat za testiranje teorija o stabilnosti vakuuma, faznim prijelazima u ranom svemiru i samoj prirodi prostora. Ako znanstvenici uspiju proširiti ove simulacije na više dimenzije, mogli bismo steći neviđeno razumijevanje o tome kako se odvijaju ključni kozmički procesi.
Za kvantno računalstvo, uspjeh ovog eksperimenta naglašava koliko su ovi uređaji napredovali. Kvantna računala još nisu spremna zamijeniti klasična, ali već se pokazuju neprocjenjivima za rješavanje problema koje tradicionalna računala ne mogu obraditi.
Istraživači sada planiraju unaprijediti svoj rad pokušavajući simulirati raspad lažnog vakuuma u dvije dimenzije, što je mnogo složeniji scenarij. Ako u tome uspiju, bit ćemo još jedan korak bliže potpunom modeliranju jednog od najzagonetnijih procesa u svemiru. Do tada, mogućnost da je naš svemir tek jedan mjehur udaljen od nestanka ostaje jedno od najčudnijih i najjezivijih pitanja moderne fizike.
🔵 Pridružite se razgovoru!
Imate nešto za podijeliti ili raspraviti? Povežite se s nama na Facebooku i pridružite se zajednici znatiželjnih istraživača u našem Telegram kanalu. Za najnovija otkrića i uvide, pratite nas i na Google Vijestima.
